The Systematic Review of the Studies Conducted in Turkey on the Topic of Applying 3D Printing in Mathematics Education

Öz

3D printing technology is increasingly widely used in all areas of STEM education. Many researchers emphasize that 3D printing in the context of mathematics education unpacks students' mathematical and design thinking, as well as helps them develop spatial skills, and is a key tool for visualizing mathematical concepts, especially in calculus and geometry. However, when the relevant literature is examined, it is seen that there is no existing systematic review that comprehensively describes and synthesizes the findings in the literature on how 3D printers are applied in mathematics education in the context of studies conducted in Turkey. The purpose of this research is to make a systematic review of the studies conducted between 2015-2023 in Turkey on the topic of applying 3D printing in mathematics education. The results of this study show that qualitative research method is more preferred in the analyzed studies. The predominant dependent variable employed in these investigations is mathematics achievement, with the majority of participants being middle school students. The results of this systematic review indicated that applying 3D printing in mathematics instruction usually helps to improve students’ mathematical literacy, and mathematical skills in the context of studies conducted in Turkey.

Anahtar Kelimeler

• 3D Printing
• Educational Technology
• Mathematical Reasoning
• Spatial Skills

Türkiye'de 3B Yazıcıların Matematik Eğitiminde Uygulanmasına İlişkin Yürütülen Çalışmaların Sistematik İncelemesi

Öz

Birçok araştırmacı, matematik eğitimi bağlamında 3B yazıcıların öğrencilerin matematiksel ve tasarımsal düşünme biçimlerini ortaya çıkardığını, uzamsal becerilerini geliştirmelerine yardımcı olduğunu ve özellikle kalkülüs ve geometrideki matematiksel kavramları görselleştirmek için önemli bir araç olduğunu vurgulamaktadır. Ancak, literatürü incelediğimiz kadarıyla, Türkiye'de yapılan çalışmalar bağlamında 3B yazıcıların matematik eğitiminde nasıl uygulandığına dair literatürdeki bulguları kapsamlı bir şekilde tanımlayan ve sentezleyen mevcut bir sistematik derleme bulunmamaktadır. Bu araştırmanın amacı, 2015-2023 yılları arasında Türkiye'deki 3B yazıcıların matematik eğitiminde uygulanması konusunda yapılan çalışmaların sistematik bir incelemesini yapmaktır. Bu araştırmanın sonuçları, bu çalışmalarda nitel araştırma yönteminin daha fazla tercih edildiğini göstermektedir. Bu çalışmalarda en sık kullanılan bağımlı değişken matematik başarısıdır ve bu çalışmaların katılımcıları çoğunlukla ortaokul öğrencileridir. Bu sistematik derlemenin sonuçları, Türkiye'de yapılan çalışmalar bağlamında, matematik öğretiminde 3B yazıcı uygulamalarının genellikle öğrencilerin matematik okuryazarlığını ve matematik becerilerini geliştirmeye yardımcı olduğunu göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• 3B yazıcı
• eğitim teknolojisi
• matematiksel muhakeme
• uzamsal beceriler

Kaynakça

1. Asempapa, R. S., & Love, T. S. (2021). Teaching math modeling through 3D-printing: Examining the influence of an integrative professional development. School Science and Mathematics, 121(2), 85–95. https://doi.org/10.1111/ssm.12448
2. Aslan, A. (2023). Integrating 3D Printing in pre-school education: Perceptions from pre-school teachers and prospective teachers. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 7(3), 428-440. https://doi.org/10.46519/ij3dptdi.1331481
3. Aslan, A., & Çelik, Y. (2022). A literature review on 3D printing technologies in education. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 6(3), 592-613. https://doi.org/10.46519/ij3dptdi.1137028
4. Aslan, A., Durukan, Ü. G., & Batman, D. (2021). Fizik, kimya ve biyoloji öğretmenlerinin 3-boyutlu katı model tasarım ve kullanım ihtiyaçlarına genel bir bakış. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 5(3), 515-534. https://doi.org/10.46519/ij3dptdi.991955
5. Chien, Y.-H., & Chu, P.-Y. (2018). The different learning outcomes of high school and college students on a 3D-printing STEAM engineering design curriculum. International Journal of Science and Mathematics Education, 16(6), 1047–1064. https://doi.org/10.1007/s10763-017-9832-4
6. Cochran, J. A., Cochran, Z., Laney, K., & Dean, M. (2016). Expanding geometry understanding with 3D printing. Mathematics Teaching in the Middle School, 21(9), 534-542. https://doi.org/10.5951/mathteacmiddscho.21.9.0534
7. Çalık, M., & Sözbilir, M. (2014). İçerik analizinin parametreleri. Eğitim ve Bilim, 39(174), 33-38.
8. Çoklar, A. N., & Çekirge, E. (2020). 3B tasarımların fiziksel materyallerle desteklenmesinin akademik başarı, ders tutum ve motivasyonuna etkisi. Ahmet Keleşoğlu Eğitim Fakültesi Dergisi, 2(2), 181-193. DOI: 10.38151/akef.2020.3

9. Demir, E. B. K., Çaka, C, Tugtekin, U., Demir, K., Islamoğlu, H., & Kuzu A. (2016). 3D yazdırma teknolojilerinin eğitim alanında kullanımı: Türkiye’deki uygulamalar. Ege Eğitim Dergisi, 17(2), 481-503.
10. Dilling, F., & Witzke, I. (2020). The use of 3D-printing technology in calculus education: Concept formation processes of the concept of derivative with printed graphs of functions. Digital Experiences in Mathematics Education, 6(3), 320–339. https://doi.org/10.1007/s40751-020-00062-8
11. Güneş, S., Yurdakul, M., Kalaycı, U., Uyanık, U., Şentürk, S. (2020). 3 Boyutlu yazıcı kullanımının öğrencilerin AR-GE yeteneklerinin gelişimine etkisinin incelenmesi: Ostim Teknik Üniversitesi Meslek Yüksekokulunda örnek bir uygulama. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 4(1), 1-11.
12. Horvath J. (2014). Mastering 3D printing (technology in action). Berkeley: Apress. https://doi.org/10.1007/978-1-4842-0025-4.
13. Huleihil, M. (2017). 3D printing technology as innovative tool for math and geometry teaching applications. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 164(1), 1-7.
14. Karaduman, H. (2018). Soyuttan somuta, sanaldan gerçeğe: öğretmen adaylarının bakış açısıyla üç boyutlu yazıcılar. Abant İzzet Baysal Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(1), 273-303.
15. Kavas, O. (2022). 4. sınıf kesirler ünitesinin öğretiminde 3B yazıcıların kullanımının öğrencilerin akademik başarılarına etkisi. Yayınlanmamış Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, Afyon, Türkiye.
16. Kit Ng, D. T., Tsui, M. F., & Yuen, M. (2022). Exploring the use of 3D printing in mathematics education: A scoping review. Asian Journal for Mathematics Education, 1(3), 338-358. https://doi.org/10.1177/27527263221129357
17. Lin, K. Y., Lu, S. C., Hsiao, H. H., Kao, C. P., & Williams, P. J. (2023). Developing student imagination and career interest through a STEM project using 3D printing with repetitive modeling. Interactive Learning Environments, 31(5), 2884-2898. https://doi.org/10.1080/10494820.2021.1913607
18. Lin, Q., Yin, Y., Tang, X., Hadad, R., & Zhai, X. (2020). Assessing learning in technology-rich maker activities: A systematic review of empirical research. Computers & Education, 157, 103944. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2020.103944
19. Millî Eğitim Bakanlığı (MEB) (2018a). Matematik dersi öğretim programı (ilkokul ve ortaokul 1,2,3,4,5,6,7 ve 8. sınıflar). Ankara: MEB.
20. Millî Eğitim Bakanlığı (MEB) (2018b). Güçlü yarınlar için 2023 eğitim vizyonu Ankara: MEB.
21. Moher, D., Liberati, A., Tetzlaff, J., Altman, D. G., & PRISMA Group*. (2009). Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: the PRISMA statement. Annals of Internal Medicine, 151(4), 264-269. https://doi.org/10.1016/j.ijsu.2010.02.007
22. Ng, O. L., Shi, L., & Ting, F. (2020). Exploring differences in primary students’ geometry learning outcomes in two technology-enhanced environments: dynamic geometry and 3D printing. International Journal of STEM Education, 7, 1-13. https://doi.org/10.1186/s40594-020-00244-1
23. Ng, O.-L., & Tsang, W. K. (2021). Constructionist learning in school mathematics: Implications for education in the fourth industrial revolution. ECNU Review of Education, 6(2), 328-339. https://doi.org/10.1177/2096531120978414
24. Özsoy, K., & Duman, B. (2017). Eklemeli imalat (3 boyutlu baskı) teknolojilerinin eğitimde kullanılabilirliği. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 1(1), 36-48.
25. Şimşek, N., & Yaşar, A. (2019). GeoGebra ile ilgili lisansüstü tezlerin tematik ve yöntemsel eğilimleri: Bir içerik analizi. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education (TURCOMAT), 10(2), 290-313. https://doi.org/10.16949/turkbilmat.450566
26. Tunalı, S. B., Gözü, Ö. ve Özen, Ğ. (2016). Nitel ve nicel araştırma yöntemlerinin bir arada kullanılması: Karma araştırma yöntemi. Anadolu Üniversitesi İletişim Bilimleri Fakültesi Uluslararası Hakemli Dergisi, 24(2), 106-112.
27. Wonjin, J., Jang, H. I., Harianto, R. A., So, J. H., Lee, H., Lee, H. J., & Moon, M. W. (2016). Introduction of 3D printing technology in the classroom for visually impaired students. Journal of Visual Impairment & Blindness, 110(2), 115-121. https://doi.org/10.1177/0145482X1611000205
28. Yazıcı, E., & Korkmaz, Ö. (2023). 2017-2021 yılları arasında Türkiye’de matematik eğitiminde öğretim teknolojileri kullanımı eğilimleri. Gazi Eğitim Bilimleri Dergisi, 9(1), 94-122.
29. Yıldırım, G., Yıldırım, S., & Çelik, E. (2018). Yeni bir bakış-3 boyutlu yazıcılar ve öğretimsel kullanımı: Bir içerik analizi. Bayburt Eğitim Fakültesi Dergisi, 13(25), 163-184.
30. Yıldırım, K., & Keşan, C. (2022). Matematik öğrenme sürecinde üç boyutlu yazıcı kullanımına ilişkin öğrenci görüşlerinin incelenmesi. Dokuz Eylül Üniversitesi Buca Eğitim Fakültesi Dergisi, 53, 558-586.
31. Yılmaz, M., & Algil, M. (2018). Matematik öğretim materyallerinin 3d yazıcılarla üretimi ve eğitimciye sağladığı katkılar. Journal of Awareness, 3(4), 41-52. https://doi.org/10.26809/joa.2018445554